[发明专利]一种n层CA结构的基于证书加密的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及信息安全中的数据加密技术领域，特别涉及一种n层CA结构的基于证书加密的方法及系统。

背景技术

在采用密码技术保护的现代通信系统中，密码算法通常是公开的，其安全性取决于对密钥的保护，因此密钥管理显得尤其重要。在公钥密码体制中，用户的公钥可以公开传播，这对公开网络上的保密通信、密钥分配、数字签名和认证带来了深远影响。因此，自1976年由Diffie和Hellman提出以来，公钥密码体制便得到了广泛的应用。公钥基础设施PKI是当前部署公钥密码系统的主要手段，也是当前计算机网络安全建设的基础和核心，它为电子商务、电子政务和移动商务等信息化建设提供了可靠的安全保障机制。然而，传统的PKI技术存在着诸如难以解决第三方询问、证书管理复杂等现实问题。

基于证书密码体制是Gentry在2003年的欧洲密码学会上所提出的一种支持公钥密码学应用的新典范。该体制介于传统公钥密码体制和基于身份密码体制之间，有效克服了这两种公钥密码体制中固有的一些缺点和不足，能够大大减少传统PKI系统中公钥证书的管理和维护所需的计算、通信和存储代价，为构建安全、高效的PKI系统提供了有效的方法。与传统公钥密码体制类似，基于证书密码体制也采用数字证书来绑定用户的身份与其公钥的对应关系。但基于证书密码体制提供了一种高效的隐证书机制，即用户证书仅发送给证书持有人，并与其私钥相结合产生最终的解密密钥或签名密钥。与已有技术相比，基于证书密码体制的优势在于不仅消除了传统PKI系统中证书状态的第三方查询问题并简化了复杂的证书管理过程，而且克服了基于身份密码体制中固有的密钥分发和密钥托管问题。

然而，在已有的基于证书密码方法中，仅由单一的证书授权中心CA完成对系统用户的认证、证书的生成、分发以及撤消等任务，因此存在如下的一些不足：

(1)难以满足大规模网络应用的需求。由于已有方法采用了集中式的工作方式，即仅有单一的CA完成对用户的认证、证书的生成、分发及撤消等任务，因此CA的计算和通信代价比较大。特别地，当系统用户的数量很大时，单一CA的工作效率比较低，容易成为整个系统的瓶颈。

(2)抵抗拒绝服务攻击的能力低下。在开放网络环境下，CA不可避免地会遭受恶意的攻击，因此一旦唯一的CA遭受拒绝服务攻击而无法正常工作，整个系统将陷于瘫痪状态而无法持续工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有基于证书加密方法中存在的不足，将分层的思想引入到基于证书密码体制中，提供了一种基于n层CA结构的证书的加密方法及系统。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:

一种n层CA结构的基于证书加密的方法，所述n为大于等于2的整数，包含以下步骤：

步骤A)，根CA根据安全参数生成其主密钥和系统公开参数集；

步骤B)，对于根CA以外的每一层CA，根据其身份信息和所述系统公开参数集，生成其主密钥和公钥；

步骤C)，用户根据所述系统公开参数集以及其身份信息，生成其私钥和公钥；

步骤D)，根CA根据其主密钥、系统公开参数集、以及第1层CA的身份信息和公钥，生成第1层CA的证书；

从第1层CA到第n-2层CA，每一层CA依次根据其主密钥和证书、系统公开参数集、以及下一层CA的身份信息和公钥，生成下一层CA的证书；

第n-1层CA根据其主密钥和证书、系统公开参数集、以及用户的身份信息和公钥，生成用户的证书；

步骤E)，发送者根据所述系统公开参数集、待加密的明文、接收者的所有上层CA的身份信息和公钥以及接收者的身份信息和公钥，生成密文；

步骤F)，接收者根据所述系统公开参数集、待解密的密文以及接收者的私钥和证书，恢复明文。

作为本发明一种n层CA结构的基于证书加密的方法进一步的优化方案，所述步骤A)的具体过程如下：

步骤A.1)，根CA根据设定的安全参数k∈Z⁺，选择一个k比特的大素数q，并生成一个q阶加法循环群G₁、一个q阶乘法循环群G₂以及定义在群G₁和群G₂上的双线性对e:G₁×G₁→G₂；